一种抗结霜低温波导噪声源的制作方法

1.本发明涉及噪声测量技术领域，尤其涉及一种抗结霜低温波导噪声源。


背景技术：

2.热噪声的大小取决于物体的热力学温度大小。基于热力学温度的热噪声标准噪声源用于噪声参数测量和计量标定，广泛应用于航天测控、射电天文、雷达、微波遥感、电子对抗和通讯等诸多领域。根据温度不同，热噪声标准噪声源分为冷源和热源。冷源的匹配负载置于矩形波导内部，矩形波导浸入液氮制冷，匹配负载在77.3k温度下输出标准的热噪声。
3.然而，置于液氮中的矩形波导内部空气中的水汽容易结霜，影响噪声源输出低反射系数热噪声。在实验室等室内应用场景中，一般采用在矩形波导内部吹填氦气的方式实现矩形波导内抗结霜，抗结霜效果好，但是氦气吹填装置体积大、不便于搬动，不适用于户外应用；或者，在户外应用场景中一般采用对矩形波导抽真空的方式抗结霜，适应小型化应用需求。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供了一种抗结霜低温波导噪声源，以实现既可以采用吹填氦气方式又可以采用抽真空方式抗结霜。
5.第一方面，本发明实施例提供了一种抗结霜低温波导噪声源，包括：矩形波导，置于所述矩形波导输入端内部的匹配负载。
6.所述矩形波导的输入端设置有刀口法兰密封模块，其中，所述矩形波导内部气压大于设定的正气压时，所述刀口法兰密封模块的刀口处产生漏气，所述矩形波导内部气压小于等于设定的正气压时，所述刀口法兰密封模块的刀口处于密封状态。
7.矩形波导的输出端依次设有第一波导法兰和第二波导法兰，其中，第一波导法兰和第二波导法兰之间设有用于密封波导法兰中心通孔的聚四氟乙烯薄膜。
8.所述矩形波导的侧壁设置有气孔；所述气孔用于对所述矩形波导吹填氦气或抽真空。
9.在一种可能的实现方式中，所述刀口法兰密封模块包括刀口法兰、无氧紫铜垫片和法兰盲板。
10.所述矩形波导的输入端固定连接所述刀口法兰。所述刀口法兰与所述法兰盲板通过紧固件连接。所述刀口法兰与所述法兰盲板之间设有无氧紫铜垫片。
11.在一种可能的实现方式中，所述气孔的位置设在偏向矩形波导输出端的宽边中心位置。
12.在一种可能的实现方式中，所述气孔的孔径由所述矩形波导的外部向内部逐渐缩小。
13.在一种可能的实现方式中，所述气孔为锥形孔。
14.在一种可能的实现方式中，所述气孔一端的直径为0.3毫米，另一端的直径为5毫
米。
15.在一种可能的实现方式中，所述抗结霜低温波导噪声源，还包括：连接所述气孔的气压控制模块。
16.所述气压控制模块包括：阀门和真空压力表。
17.所述阀门的输出端分别连接所述真空压力表和所述气孔。
18.所述阀门的输入端用于连接氦气填充装置或真空泵。
19.在一种可能的实现方式中，所述设定的正气压为0.2mpa。
20.在一种可能的实现方式中，所述无氧紫铜垫片的厚度范围为0.3毫米至0.5毫米。
21.在一种可能的实现方式中，所述聚四氟乙烯薄膜的厚度范围为0.01毫米至0.05毫米。
22.本发明实施例提供一种抗结霜低温波导噪声源，该噪声源包括：矩形波导，置于矩形波导输入端内部的匹配负载，矩形波导的输入端设置有刀口法兰密封模块，其中，矩形波导内部气压大于设定的正气压时，刀口法兰密封模块的刀口处产生漏气，矩形波导内部气压小于等于设定的正气压时，刀口法兰密封模块的刀口处于密封状态。矩形波导的输出端依次设有第一波导法兰和第二波导法兰，其中，第一波导法兰和第二波导法兰之间设有用于密封波导法兰中心通孔的聚四氟乙烯薄膜。矩形波导的侧壁设置有气孔。气孔用于对矩形波导吹填氦气或抽真空。通过在输出端波导法兰之间设置聚四氟乙烯薄膜，既实现密封又减少了热噪声电磁波的损耗。输入端设置刀口法兰密封模块，吹填氦气大于设定的正气压时在刀口处排出空气，抽真空时大气压强压紧刀口、构成真空腔。实现了既可以采用吹填氦气方式又可以采用抽真空方式抗结霜。
附图说明
23.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是本发明实施例提供的一种抗结霜低温波导噪声源的结构示意图；
25.图2是本发明实施例提供的图1中a部分的截面结构示意图；
26.图3是本发明实施例提供的图1中b部分的截面结构示意图；
27.图4是本发明实施例提供的图1中c部分的截面结构示意图；
28.图5是本发明实施例提供的气压控制模块的结构示意图。
具体实施方式
29.为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。
30.本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。
31.以下结合具体附图对本发明的实现进行详细的描述：
32.热噪声的大小取决于物体的热力学温度大小。冷源的匹配负载置于矩形波导内部，矩形波导的一端浸入液氮制冷，匹配负载在77.3k温度下输出标准的热噪声。置于液氮中的矩形波导内部空气水汽容易结霜，影响噪声源输出低反射系数热噪声。在实验室等室内应用场景中，一般采用在矩形波导内部吹填氦气的方式实现矩形波导内抗结霜，抗结霜效果好，但是氦气吹填装置体积大、不便于搬动，不适用于户外应用；或者，在户外应用场景中一般采用对矩形波导抽真空的方式抗结霜，适应小型化应用需求。为了适应不同的应用环境，需要一种适用于填充氦气和抽真空两种抗结霜方式的噪声源。
33.图1为本发明实施例提供的一种抗结霜低温波导噪声源的结构示意图。参照图1，该噪声源包括：
34.矩形波导1，置于矩形波导1输入端内部的匹配负载。
35.矩形波导1的输入端设置有刀口法兰密封模块2，其中，矩形波导1内部气压大于设定的正气压时，刀口法兰密封模块2的刀口211处产生漏气，矩形波导1内部气压小于等于设定的正气压时，刀口法兰密封模块2的刀口211处于密封状态。
36.矩形波导1的输出端依次设有第一波导法兰31和第二波导法兰32，其中，第一波导法兰31和第二波导法兰32之间设有用于密封波导法兰中心通孔的聚四氟乙烯薄膜33。
37.矩形波导1的侧壁设置有气孔4。气孔4用于对矩形波导1吹填氦气或抽真空。
38.示例性的，矩形波导1的输入端置于液氮冷却。匹配负载产生的热噪声，通过矩形波导1的输出端输出。
39.矩形波导1是截面为矩形、内部中空的金属波导管，用于使电磁波在管内定向传输。置于矩形波导1输入端内部的匹配负载用于在目标温度下产生电磁波，电磁波在矩形波导1内部传输并通过矩形波导1的输出端输出。
40.矩形波导1的输入端和输出端封闭后，矩形波导1的内部构成封闭腔体。刀口法兰密封模块2用于密封矩形波导1的输入端。示例性的，刀口法兰密封模块2可包括一对刀口法兰21和设于一对刀口法兰21之间的密封垫圈，刀口法兰21和密封垫圈通过紧固件锁紧固定。刀口法兰21的密封面围绕法兰中心开孔，设有环形凸起结构，即为刀口法兰21的刀口211。示例性的，刀口211的高度为0.1毫米，刀口211的宽度为1.6毫米。
41.示例性的，通过调整刀口211的锁紧程度，使得，当矩形波导1内部气压大于设定正气压时，刀口法兰密封模块2的刀口211处产生漏气。当矩形波导1内部气压小于等于设定的正气压时，刀口法兰密封模块2的刀口211处于密封状态，即，刀口法兰密封模块2的刀口211处不产生漏气。上述正气压的气压值大于大气压强。同时，矩形波导1的输入端通过刀口法兰密封模块2密封，防止液氮进入矩形波导1内部。
42.图3是本发明实施例提供的图1中b部分的截面结构示意图；参照图3：
43.第一波导法兰31与第二波导法兰32的中心均设有通孔。通孔用于输出匹配负载产生的热噪声电磁波。示例性的，第一波导法兰31与第二波导法兰32通孔的尺寸与矩形波导1内部通孔尺寸一致。聚四氟乙烯薄膜33的面积大于上述通孔的截面面积。聚四氟乙烯薄膜33设于第一波导法兰31与第二波导法兰32之间，通过两个波导法兰固定，进而密封波导法兰的中心通孔。通过聚四氟乙烯薄膜33密封波导法兰的输出端通孔，既实现密封又减少了
热噪声电磁波的损耗。
44.在一个可选的实施例中，聚四氟乙烯薄膜33的厚度范围为0.01毫米至0.05毫米。示例性的，第一波导法兰31与第二波导法兰32的厚度为4毫米。
45.示例性的，第一波导法兰31与第二波导法兰32通过紧固件连接固定。示例性的，第一波导法兰31的密封面上设有u型凹槽311，在u型凹槽311内、第一波导法兰31与聚四氟乙烯薄膜33之间，设有密封橡胶圈。
46.设于矩形波导1侧壁的气孔4贯穿矩形波导1的侧壁，连通矩形波导1的内部和外部。示例性的，气孔4可连接吹填氦气装置或真空泵，用于对矩形波导1吹填氦气或抽真空。
47.本发明实施例通过在输出端波导法兰之间设置聚四氟乙烯薄膜33，既实现密封又减少了热噪声电磁波的损耗。输入端设置刀口法兰密封模块2，吹填氦气大于设定的正气压时在刀口211处排出空气，抽真空时大气压强压紧刀口211、构成真空腔。实现了既可以采用吹填氦气方式又可以采用抽真空方式抗结霜。
48.图2为本发明实施例提供的图1中a部分的截面结构示意图。参照图2：
49.在一个可选的实施例中，刀口法兰密封模块2包括刀口法兰21、无氧紫铜垫片22和法兰盲板23。
50.矩形波导1的输入端固定连接刀口法兰21。刀口法兰21与法兰盲板23通过紧固件连接。刀口法兰21与法兰盲板23之间设有无氧紫铜垫片22。
51.示例性的，刀口法兰21的中心设有矩形通孔，法兰盲板23的中心无矩形通孔。示例性的，紧固件可以包括但不限于下述一项或多项：螺栓螺母、螺钉和卡箍。无氧紫铜垫片22覆盖刀口211结构部分。刀口法兰21、无氧紫铜垫片22和法兰盲板23通过紧固件连接锁紧，形成密封。
52.在一个可选的实施例中，无氧紫铜垫片22的厚度范围为0.3毫米至0.5毫米。
53.本发明实施例提供的刀口法兰密封模块用同一个结构实现密封和排气，不需要额外增加其它阀门控制装置，结构简单、易用。
54.在一个可选的实施例中，气孔4的位置设在偏向矩形波导1输出端的宽边中心位置。矩形波导1的横截面为矩形，矩形较宽的一边为宽边。气孔4的位置偏向输出端，在填充氦气时，便于将矩形波导1内部气体由输出端挤压至输入端，进而从输入端排出，同时减少冷却输入端的液氮对气孔4的影响。气孔4的位置设于矩形波导1的宽边中心位置，相对于短边中心位置，操作空间大，便于加工气孔4和后续连接氦气填充装置和真空泵。
55.图4是本发明实施例提供的图1中c部分的截面结构示意图；参照图4：
56.在一个可选的实施例中，气孔4的孔径由矩形波导1的外部向内部逐渐缩小。一方面，内部孔径小可减少矩形波导1内电磁波的损耗，另一方面，外部孔径大，操作空间大，便于连接氦气填充装置和真空泵。
57.示例性的，气孔4的孔径变化呈渐变变化。示例性的，气孔4的孔径变化呈梯度变化。
58.在一个可选的实施例中，气孔4为锥形孔。锥形孔即纵截面为等腰梯形的孔。
59.在一个可选的实施例中，气孔4一端的直径为0.3毫米，另一端的直径为5毫米。
60.在一个可选的实施例中，抗结霜低温波导噪声源，还包括：连接气孔4的气压控制模块5。
61.气压控制模块5包括：阀门和真空压力表。
62.阀门的输出端分别连接真空压力表和气孔4。
63.阀门的输入端用于连接氦气填充装置或真空泵。
64.图5是本发明实施例提供的气压控制模块的结构示意图；参照图5：
65.示例性的，气压控制模块5包括：三通阀门和真空压力表。三通阀门的一个输出端通过一个三通接头分别连接真空压力表和气孔4。三通阀门的一个输入端可用于连接氦气填充装置，三通阀门的另一个输入端可用于连接真空泵。三通阀门具体用于切换气孔4与氦气填充装置连接，和/或与真空泵连接。
66.示例性的，气压控制模块5包括：二通阀门和真空压力表。二通阀门的输出端通过一个三通接头分别连接真空压力表和气孔4。二通阀门的输入端可用于连接氦气填充装置或真空泵。
67.示例性的，吹填氦气时，真空压力表的气压控制0.16mpa至0.2mpa之间。
68.示例性的，可先通过真空泵对矩形波导1抽真空，再通过氦气填充装置填充氦气。抽真空后，矩形波导1内空气被真空泵排出，填充氦气时不需要长时间充氦气排出空气，提高工作效率，减少氦气的使用量。
69.在一个可选的实施例中，设定的正气压为0.2mpa。正气压的气压值大于标准大气压。相应的，当矩形波导1内部气压大于0.2mpa时，刀口法兰密封模块2的刀口211处产生漏气。当矩形波导1内部气压小于等于0.2mpa时，刀口法兰密封模块2的刀口211处于密封状态，即，刀口法兰密封模块2的刀口211处不产生漏气。
70.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。